【題目】如圖所示,間距l=0.3 m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個豎直面內(nèi).在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角θ=37°的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強度B1=0.4 T、方向豎直向上和B2=1 T、方向垂直于斜面向上的勻強磁場.電阻R=0.3 Ω、質(zhì)量m1=0.1 kg、長為l的相同導(dǎo)體桿K,S,Q分別放置在導(dǎo)軌上,S桿的兩端固定在b1,b2點,K,Q桿可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動且始終接觸良好.一端系于K桿中點的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過輕質(zhì)定滑輪自然下垂,繩上穿有質(zhì)量m2=0.05 kg的小環(huán).已知小環(huán)以a=6 m/s2的加速度沿繩下滑,K桿保持靜止,Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運動.不計導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦,繩不可伸長.取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)小環(huán)所受摩擦力的大小;
(2)Q桿所受拉力的瞬時功率.
【答案】(1) (2)
【解析】試題分析:(1)以小環(huán)為研究對象,在環(huán)沿繩下滑過程中,受重力m2g和繩向上的摩擦力f,由牛頓第二定律知m2g-f=m2a.
代入數(shù)據(jù)解得f=m2(g-a)=0.05×(10-6) N=0.2 N.
(2)根據(jù)牛頓第二定律知,小環(huán)下滑過程中對繩的反作用力大小f′=f=0.2 N,所以繩上的張力FT=0.2 N.設(shè)導(dǎo)體棒K中的電流為IK,則它所受安培力FK=B1IKl,對導(dǎo)體棒K,由平衡條件知FT=FK,所以電流IK=A.
因為導(dǎo)體棒Q運動切割磁感線而產(chǎn)生電動勢,相當于電源.等效電路如圖所示,因K、S、Q相同,所以導(dǎo)體棒Q中的電流IQ=2IK=A
設(shè)導(dǎo)體棒Q運動的速度大小為v,則E=B2lv
由閉合電路的歐姆定律知IQ=
解得v=5 m/s
導(dǎo)體棒Q沿導(dǎo)軌向下勻速下滑過程中,受安培力FQ=B2IQl
由平衡條件知F+m1gsin 37°=FQ
代入數(shù)據(jù)解得F=0.4 N
所以Q桿所受拉力的瞬時功率
P=F·v=0.4×5 W=2 W.
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【題目】某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為1Ω)定值電阻等。
(1)使用多用電表粗測元件X的電阻,選擇“×1”歐姆檔測量,示數(shù)如圖所示,讀數(shù)為________Ω,設(shè)計并補全電路圖并進行實驗_____。
(2)連接好電路閉合S;滑動變阻器的滑片P從左向右滑動;依次記錄電流及相應(yīng)的電壓;根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U-I圖象由圖可判斷元件________ (填“X”或“Y”)是非線性原件。
(3)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R=21Ω的定值電阻,測量待測電池組的電動勢E和內(nèi)阻r,如圖(b)所示,閉合S1和S2,電壓表讀數(shù)為3.00V,斷開S2,讀數(shù)為1.00V,利用圖(a)可算出E=_______V,r=__________。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字,視電壓表為理想電壓表)。
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【題目】如圖所示,圖甲中理想變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為4:1,現(xiàn)在原線圈兩端加上按圖乙規(guī)律變化的交變電壓時,燈泡L1、L2均正常發(fā)光,光敏電阻R的電阻值隨光照強度的增大而減小,電壓表和電流表可視為理想電表,則下列說法中正確的是( )
A. 該交流電的周期T=2s
B. 電壓表的示數(shù)為55V
C. 僅減弱光敏電阻R的光照強度,則原線圈輸入功率減小
D. 僅減弱光敏電阻R的光照強度,則L1變暗、L2將變亮
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【題目】如圖所示為交流發(fā)電機示意圖,匝數(shù)為n=100匝的矩形線圈,邊長分別為10cm和20cm,內(nèi)阻為5Ω,在磁感強度B=0.5T的勻強磁場中繞OO′軸以50rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,線圈和外部20Ω電阻R相接,求:
(1)S斷開時,電壓表示數(shù);
(2)S閉合時,電流表示數(shù);
(3)發(fā)電機正常工作時,通過電阻R的電流最大值是多少?R上所消耗的電功率是多少?
(4)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程,中通過電阻R的電量為多少?
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【題目】如圖所示,用鋁板制成U形框,將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣細線懸掛在框中,使整體在勻強磁場中沿垂直磁場方向向左以速度v勻速運動,懸線拉力為FT,則( )
A. 懸線豎直,FT=mg
B. 懸線豎直,FT>mg
C. 懸線豎直,FT<mg
D. 無法確定FT的大小和方向
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【題目】如圖所示,在屏MN的上方有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,磁場的方向垂直紙面向里,P為屏上的一個小孔,PC與MN垂直,一群質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子(不計重力),以相同的速率v,從P處沿垂直于磁場的方向射入磁場區(qū)域.粒子入射方向在與磁場B垂直的平面內(nèi),且散開在與PC夾角為的范圍內(nèi),則在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長度為
A.
B.
C.
D.
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【題目】用一段橫截面半徑為r、電阻率為ρ、密度為d的均勻?qū)w材料做成一個半徑為R(rR)的圓環(huán).圓環(huán)豎直向下落入如圖所示的徑向磁場中,圓環(huán)的圓心始終在N極的軸線上,圓環(huán)所在位置的磁感應(yīng)強度大小均為B.圓環(huán)在加速下落過程中某一時刻的速度為v,忽略電感的影響,則( )
A. 此時在圓環(huán)中產(chǎn)生了(俯視)順時針的感應(yīng)電流
B. 圓環(huán)因受到了向下的安培力而加速下落
C. 此時圓環(huán)的加速度
D. 如果徑向磁場足夠長,則圓環(huán)的最大速度
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【題目】2017年12月27日下午5點,杭州地鐵2號線二期、三期正式發(fā)車,2號線全長13.32km。根據(jù)初期測試, 2號線單程總時長在一個小時二十分鐘左右,運營速度最高80km/h。以下說法正確的是
A. 2017年12月27日下午5點指的是時間
B. 13.32km指的是位移
C. 估算地鐵從起點到終點的時間,可以把地鐵看成質(zhì)點
D. 地鐵2號線運營平均速度為80km/h
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【題目】如圖所示,處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距lm,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角,下端連接阻值為R的電阻.勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直.質(zhì)量為0.2kg、電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25.求:
(1)金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大小;
(2)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時,電阻R消耗的功率為8W,求該速度的大。
(3)在上問中,若R=2Ω,金屬棒中的電流方向由a到b,求磁感應(yīng)強度的大小與方向.
(g=10rn/s2,sin37°=0.6, cos37°=0.8)
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